Die Menschen feiern seit der prähistorischen Zeit die Sommersonnenwende mit aufwändigen Ritualen. Aber Menschen sind nicht die einzige Arten, die Mark 21. Juni als besondere Zeit nimmt. Studien zeigen, dass die Sommersonnenwende auch für Pflanzen ein wichtiger Hinweis ist.
Jüngste Studien, einschließlich eines meiner eigenen, haben vorgeschlagen, dass Bäume den längsten Tag des Jahres als Schlüsselmarker für ihre Wachstums- und Fortpflanzungszyklen verwenden können. Die Sonnenwende scheint sich wie eine Kalendererinnerung für Bäume zu verhalten.
Zum Beispiel verlangsamen Bäume bei der Sonnenwende, die an kalten Orten wachsen, die Schaffung neuer Holzzellen und fokussiert ihre Energie auf die bereits gebildeten, aber dennoch unvollständigen Zellen. Dies stellt sicher, dass Bäume Zeit haben, die Zellkonstruktion vor den Winterhits abzuschließen. Unvollständige Zellen werden durch Einfrieren der Wintertemperaturen beschädigt, wodurch sie im folgenden Jahr für den Wassertransport nutzlos werden.
In ähnlicher Weise verwenden Bäume die Sonnenwende, um die „Auswicklung“ oder Seneszenz ihrer Blätter zur Vorbereitung auf den Herbst zu fein. Seneszenz ermöglicht es dem Baum, kritische Nährstoffe aus den Blättern zu reabsorten, bevor er fällt. Dieser Vorgang ist zeitlich festgelegt, um das Sonnenlicht zu früh auszubilden, um es zu früh zu verblüfft, da es zu spät bleibt und Nährstoffe verliert, wenn immer noch grüne Blätter durch Herbstfrost getötet werden.
Satellitenbeobachtungen von Wäldern und kontrollierten Experimenten in Gewächshäusern zeigen, dass wärmere Temperaturen unmittelbar vor der Sonnenwende den Beginn der Blattbräunung zu Beginn des Herbstes verursachen. Im Gegensatz dazu verlangsamen wärmere Temperaturen kurz nach der Sonnenwende den Seneszenzprozess.
Dies bedeutet eine längere Übergangszeit von grün bis vollständig braunen Blättern. Mit dieser Feinabstimmung können Bäume die Zeit der Photosynthese in Jahren verlängern, wenn die Temperaturen länger wärmer bleiben, sodass sie diese günstigen Bedingungen nicht verpassen.
Aber nicht alle Wissenschaftler sind überzeugt. Aus evolutionärer Sicht ist die Sonnenwende möglicherweise nicht der beste saisonale Marker für das Timing dieser Übergänge. Zum Beispiel erscheinen in Wäldern im hohen Norden erst Anfang Juni, nur Tage vor der Sonnenwende, und die Vegetationsperiode kann sich bis spät in den Oktober erstrecken. In diesen Wäldern ist es für Bäume, die gerade erst für das Jahr zu wachsen begonnen haben, nur für das Jahr mit der Sonnenwende, um den Verwicklungsprozess zu initiieren.
Trotzdem besteht mehr Konsens über Pflanzen, die die Sonnenwende zur Synchronisierung der Reproduktion verwenden.
In vielen Pflanzen, insbesondere von Bäumen aus den gemäßigten Mid-Latitudes, variiert die Anzahl der Samen, die sie produzieren, von Jahr zu Jahr dramatisch, die als Masting bezeichnet werden. Ein großer europäischer Buchenbaum kann in einem Stoßfängerjahr (ein „Mastereignis“) Hunderttausende von Samen produzieren und in anderen Jahren insgesamt darauf hinweisen.
Buchenbäume variieren ihre jährliche Saatgutproduktion im Schritt, oft in kontinentaler Ebene. Sie tun dies, um die Effizienz ihrer Reproduktion zu erhöhen.
Eine kleine Motte, Cydia Fagiglandanalegt seine Eier in Buchenblüten. Wenn die Maden schlüpfen, essen und zerstören sie die sich entwickelnden Samen. Zyklen von Hungersnot und Stoßfänger tragen dazu, ihre Samen vor diesen Motten zu schützen.
Großbritannienbäume verlieren normalerweise weniger als 5% ihrer Samen an Cydia Weil die Zyklen die Motten in niedrige Zahlen hungern, die für Mastjahre bereit sind. Wenn Bäume jedoch nicht synchron sind, kann der Samenverlust auf über 40%zunehmen.
Seit Jahrzehnten wissen wir, dass Beech -Mast -Events im Jahr nach einem warmen Sommer stattfinden. Diese wärmeren Temperaturen führen zu einem Anstieg der Bildung von Blütenknospen. Mehr Blütenknospen führen normalerweise zu einer größeren Ernte von Samen im Herbst.
Wissenschaftler haben lange verwirrt, wie Buchenbäume in ganz Europa das gleiche saisonale Fenster verwenden, um Mastereignisse zu kontrollieren. Ihre Saatgutproduktion wird durch die Temperaturen Ende Juni und Anfang Juli bestimmt, unabhängig davon, wo sie in Europa wachsen. Aber wie kann ein Buchenbaum das Datum wissen?
In der 2024 -Studie meines Teams haben wir gezeigt, dass sie die Sonnenwende als saisonale Marker verwenden. Sobald die Tage nach der Sonnenwende verkürzt werden, scheinen Buchen in ganz Europa die Temperatur gleichzeitig zu spüren.
Überall, wo die Temperaturen in den Wochen nach der Sonnenwende überdurchschnittlich sind, können im nächsten Jahr ein Mastereignis erwarten. Die Wetterbedingungen in den Wochen vor der Sonnenwende scheinen dagegen irrelevant zu sein. Wie auf Wetterkarten zu sehen ist, treten warme und kühle Zaubers gleichzeitig über große Bereiche auf.
Dies ermöglicht es Buchen, die Synchronität ihrer Reproduktion zu maximieren, unabhängig davon, ob dies in ein Mastjahr (warme Temperaturen) investiert oder für ein Jahr auf die Fortpflanzung verzichtet (niedrige Temperaturen). Die Verwendung eines festen Markers wie die Sonnenwende ist der Schlüssel zum Erreichen dieser Synchronität und der daraus resultierenden Vorteile.
Die Beweise für dieses Phänomen stammen aus Beobachtungen in Dutzenden von Wäldern in ganz Europa. Meine Forschungsgruppe arbeitet jedoch mit etwa einem Dutzend anderen Gruppen in Europa zusammen, um diesen Effekt zu testen, indem die Temperatur von Buchenzweigen vor und nach der Sonnenwende an verschiedenen Standorten manipuliert wird. Die laufenden Forschungen, an denen ich beteiligt bin, scheint zu zeigen, dass blühende Gene bei der Sommersonnenwende aktiviert werden.
Studien zu den zirkadianen Rhythmen von Pflanzen zeigen auch, dass sie Mechanismen in ihren Molekülen haben, die es ihnen ermöglichen, winzige Veränderungen in der Tageslänge zu erkennen und zu reagieren. Dies ist die Grundlage für diese außergewöhnliche Skala der synchronisierten Reproduktion.
Wenn das Wetter im nächsten Monat oder so warm ist, besteht eine gute Chance, dass Buchenbäume in Ihrer Umgebung im nächsten Herbst schwere Saatgutpflanzen haben. Darüber hinaus werden Bäume in ganz Großbritannien und in Nord- und Mitteleuropa wahrscheinlich dasselbe tun.
Andrew Hacket-Pain, Senior Dozent der School of Environmental Sciences, Universität Liverpool
wird aus dem Gespräch unter einer Creative Commons -Lizenz neu veröffentlicht.
